设计模式-备忘录模式

定义

备忘录模式（Memento Pattern）是一种对象行为型模式，又叫快照模式，别名为Token。这种模式允许在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。备忘录模式的发起人（Originator）角色会记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能。备忘录（Memento）角色负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。管理者（Caretaker）角色对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

实现举例

• 用Originator类来表示要保存和恢复状态的对象。这个类定义了如何创建备忘录（即保存状态），以及如何从备忘录中恢复状态。

#include <iostream>
#include <string>

// 原发器类
class Originator {
public:
    // 定义一些可能会随时间变化的重要数据
    std::string state;

    // 创建一个新的备忘录
    Memento createMemento() {
        return Memento(state);
    }

    // 从备忘录中恢复状态
    void restoreFromMemento(Memento m) {
        state = m.getState();
    }

    // 改变原发器的状态
    void setState(std::string newState) {
        std::cout << "State changed to: " << newState << std::endl;
        state = newState;
    }

private:
    // 省略其他私有成员变量和方法
};

// 备忘录接口
class Memento {
public:
    virtual ~Memento() {}
    virtual std::string getState() const = 0;
};

// 具体的备忘录类
class ConcreteMemento : public Memento {
public:
    ConcreteMemento(const std::string& state)
        : state_(state) {}

    std::string getState() const override {
        return state_;
    }

private:
    std::string state_;
};

• 用Caretaker类来管理和存储备忘录。这个类通常包含一个栈或其他数据结构来保存备忘录，并可以使用这些备忘录来恢复原发器的状态。

cpp
#include <stack>

// 管理者类
class Caretaker {
public:
    void setMemento(Memento* memento) {
        mementos_.push(memento);
    }

    Memento* getMemento() {
        if (!mementos_.empty()) {
            auto memento = mementos_.top();
            mementos_.pop();
            return memento;
        }
        return nullptr;
    }

private:
    std::stack<Memento*> mementos_;
};

• 简单的测试程序来演示备忘录模式的用法。

cpp
int main() {
    Originator originator;
    Caretaker caretaker;

    // 设置初始状态
    originator.setState("State 1");
    std::cout << "Current state: " << originator.state << std::endl;

    // 创建第一个备忘录
    Memento* memento1 = originator.createMemento();

    // 更改状态
    originator.setState("State 2");
    std::cout << "Current state: " << originator.state << std::endl;

    // 创建第二个备忘录
    Memento* memento2 = originator.createMemento();

    // 恢复到第一个备忘录的状态
    caretaker.setMemento(memento2);
    originator.restoreFromMemento(*caretaker.getMemento());
    std::cout << "Current state after restoring from second memento: "
              << originator.state << std::endl;

    // 恢复到原始状态
    caretaker.setMemento(memento1);
    originator.restoreFromMemento(*caretaker.getMemento());
    std::cout << "Current state after restoring from first memento: "
              << originator.state << std::endl;

    delete memento1;
    delete memento2;

    return 0;
}

总结

备忘录模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下：

1. 提供了一种可以恢复状态的机制，当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
2. 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。
3. 简化了发起人类，发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份，所有状态信息都保存在备忘录中，并由管理者进行管理，这符合单一职责原则。